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得润电气告知您低压无功功率补偿的设计与运用

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浏览:-发布日期:2017-02-27 13:42【


近年来,随着经济飞速发展,电能质量管理的概念在各大企业中得到了广泛的关注,“用电安全、用电质量、用电经济”理念深入人心,无功功率补偿作为电能质量管理的重要组成部分,也成为了广大电力人研究的方向。国家对于无功功率不达标的企业更加是使用了铁腕政策,力率电费也成为了一些用电企业的负担。对于此种情况,安徽得润电气作为专业生产无功补偿装置的厂家,对低压无功功率补偿装置的设计与选型进行了阐述与分析,并举例说明了低压无功功率装置在现场的运行与应用。

1 有功功率和无功功率

在交流电路中,由电源供给负载的电功率有两种;一种是有功功率,一种是无功功率。

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有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率,也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。

无功功率比较抽象,它用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。

视在功率、有功功率、无功功率的关系可以从功率三角形上得出,公式如下所示:

图片2.png

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举个实例来说,电动机需要建立和维持旋转磁场,使转子转动,从而带动机械运动,电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率,才能使变压器的一次线圈产生磁场,在二次线圈感应出电压。

因此,无功功率不是无用功率,它在电力系统中占据了一个重要的位置。没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压,交流接触器不会吸合。

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2 低压无功功率补偿装置简介

低压无功功率补偿装置,在电力供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数,降低供电变压器及输送线路的损耗,提高供电效率,改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的位置。合理的选择低压无功功率补偿装置,可以最大限度的减少网络的损耗,使用户用电质量提高。反之,不合理地选择或者使用方法不当,也有可能会造成供电系统电压波动、闪变、谐波放大等多种不可控的因素。

3 无功补偿装置的原理

从功率三角形可以看出,用户的变压器容量(S)是固定的,如果用户的设备需要的无功功率(Q)过大,就会使有功功率(P)的出力减少。这不仅会使得使用电设备不能正常工作,还可能造成线路过载导致设备损坏,此时,就需要对电力系统进行无功功率补偿。

如图1所示,在进行无功功率补偿前,负载的无功功率、有功功率均通过变压器来自于电网,就会导致电网的功率因数降低,电能质量下降,用电效率差。

图2对设备进行了无功功率的补偿,此时设备的有功功率通过变压器来自于电网,而无功功率取自我们的无功补偿设备。假设设备的无功功率均从无功补偿设备提取,此时,从电网侧来看,无功功率(Q)为0,此时的视在功率(S)等于有功功率(P),功率因数为1。此时电网的供电效率是最高的,此种情况虽然为理想状态,但在实际运营过程中,只要补偿得当,月平均功率因数达到0.95以上是没有问题的

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图1无功补偿前图例  

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图2无功补偿后图例

4 无功补偿的重要性

一般来说,使用无功补偿装置来提高功率因数的意义体现在两个方面:一是可以减少输电线路上的功率损失;二是可以充分发挥电力设备(如电机、变压器等)的潜力。因为用电电器总是在一定电压和一定有功功率下工作,如果功率因数较低,就要用较大的电流来保障用电器正常工作,输电电流变大,导致线路损耗增加。此外,任何电力设备工作时总是工作在一定的额定电压与额定电流内,超过额定电压值,会威胁设备的绝缘性能;工作电流超过额定值,会使内部温升过高,从而降低了设备的使用寿命。对于一些发电设备而言,功率因数的提高能大大增加效率,例如:一台发电机容量为1500kW,当电力系统的功率因数由0.6上升至0.8时,就可以使实际发电能力提高到3000kW。

5 无功补偿的经济效益

无功补偿的经济效益主要体现在力率电费,力率电费=有功电量×电价×力率电费调整系数。力率电费调整系数根据功率因数的值查表获得。不同基准的力率电费调整系数表见表1和表2。

表1 以0.90为标准值得力率电费调整表

图片5.png

表2 以0.85为标准值得力率电费调整表

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国家对标准值也做出了规定,凡需变压器容量100kVA及以上10kV供电的用户应进行功率因数考核,具体标准如下:

♦ 100kVA以上160kVA(不含160kVA)以下的用户,功率因数需达到0.85;

♦ 160kVA以上的用户功率因数应达到0.90以上。

♦ 用户的功率因数大于标准的减少其当月电费,低于标准的增加其当月电费。

举个例子:某变压器用户的变压器容量为160kVA,采用低压计量,某月改用户消耗有功电量为25000kWH,无功电量为27000kWH,假设电费为0.68元/度。通过调研资料,该变压器的有功变损为1036kWH,无功变损为3790kWH,所以该用户共消耗有功电量26036kWH,消耗无功电量为30790kWH,通过功率三角形或查表可知该用户的功率因数为0.65。通过查表可知该用户力率电费调整系数为+15%,共需收取实际消耗电费25000×0.68为17000元,需加收的力率电费为25000×0.68×0.15为2550元,总计为19550元。

现通过无功功率补偿为该用户将功率因数从0.65提高到0.95,通过查表可知该用户力率电费调整系数为-0.75%,共需收取实际消耗电费25000×0.68为17000元,需加收的力率电费为25000×0.68×(-0.0075)为-127.5元,总计为16872.5元。

从例子中我们可以看出,通过无功补偿能为企业产生很大的经济效益,一般10个月到一年即可收回装备成本,为企业创造收入。

结束语

得润电气从低压无功功率补偿装置的基本知识、选型参数、经济效益、实例设计等方面对低压无功功率补偿装置的设计与选型进行了阐述。提出了模块式低压无功功率补偿装置的新思路。合理地配置低压无功功率补偿装置不仅能为降低线损、提高设备寿命与运行效率,更能够为企业减少力率罚款,获得电费奖励,直观的创造经济效益。


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